德國NETZSCH納米級熱機械分析儀TMA402 F1

TMA 402 F1 Hyperion TMA中的“變形金剛”

TMA 402 Hyperion 精度高，低可測量納米級的尺寸變化（數字靈敏度為 0.125nm）。配備多種爐體、樣品支架以及環境附件，它可以應對絕大多數測量需求。

產品技術參數

不同行業、不同應用領域對測試工具的需求有所不同。NETZSCH儀器擁有杰出的性能、豐富的配置，為客戶應用提供強有力的支撐。

溫度范圍: -150 ... 1550°C（不同爐體）

位移范圍: ±2.5mm

位移分辨率: 0.125nm

真空度: 10-4mbar，標配

測量氣氛: 動態或靜態；氧化、還原、惰性、真空

爐體配置: 與STA共用爐體、雙爐體、可選機械制冷爐

載荷范圍: 0.001 ... 3N

載荷分辨率: 0.01mN

加載模式: 壓縮/針入、彎曲、拉伸

動態載荷模式: 標配

選配擴展功能: c-DTA、速率控制燒結

基本功能

耐馳儀器不但遵循絕國際測試標準，而且提供更完善、更靈活的功能，幫助客戶更深入、更有想象力地應用。

TMA基本功能

精確測量樣品形變量表征特征溫度：自動確定起始點、峰值和終止點溫度標注玻璃化溫度和軟化點溫度（符合 DIN 標準）可設定在軟化點后自動停止測量。計算并標注工程膨脹系數和物理膨脹系數自動監控燒結步驟速度控制燒結軟件（RCS）：勻速燒結收縮，以優化燒結工藝（選件）多種力變換模式，包括調制力，可用于測量材料的粘彈性能。 c-DTA 功能：標注吸放熱效應的溫度

豐富的附件選擇

NETZSCH 熱分析儀器能夠根據客戶的要求配置多種附件進行系統優化和擴展。

多種爐體

為了滿足不同的溫度范圍需求，耐馳設計了多種爐體，用戶可根據自身需要自由更換。如果選擇了雙爐體裝置，則只需片刻即可切換到另一個爐體。

多種測試支架

對于不同尺寸的樣品有多種不同規格的石英、氧化鋁樣品支架和推桿可供選擇。除了針對膨脹，針入，和拉伸模式之外，還提供三點彎曲模式的推桿和支架。

特殊樣品支架

提供針對粉末，液體，糊狀樣品甚至熔融金屬測試的特殊樣品容器，除此之外，還提供浸入式容器。

德國NETZSCH納米級熱機械分析儀TMA402 F1

應用實例

幾十年來，耐馳在應用方面積累了海量的經驗。我們希望能通過這些經驗，拋磚引玉，為客戶的實際應用帶來啟發。

聚碳酸酯熱機械性能測試

聚碳酸酯是一種熱塑性聚合物，其分子鏈中含有連接其他功能基團的碳酸酯基團，因此易于模塑和成型，在現代制造業中應用廣泛。它的耐用性和透明性使其成為理想的光盤和鏡片基材，也被用于制成盛放食品、飲料和化學品的容器。在熱塑性加工中，對聚碳酸酯的熱機械性能的了解和控制是需要的。 圖中展示了聚碳酸酯的熱機械性能。圖中黑線為樣品的儲能模量E’，紅線為損耗模量E”，藍線為損耗因子tanδ。儲能模量曲線上，樣品在-128°C（外推起始點）為β轉變，對應的損耗模量和損耗因子曲線的峰值溫度為-114°C和-103°C；樣品玻璃化轉變溫度為143°C，此溫度附近樣品儲能模量迅速降低，在損耗模量和損耗因子曲線上對應的峰值溫度為147°C和153°C。

DIL402測試鎳基合金Inconel 600的熱膨脹

Inconel合金屬于非磁性鎳基合金，比如Inconel 600合金是由72%鎳、16%鉻和8%鐵組成的。增加Inconel 600合金中的鉻含量，可以顯著提升它的抗氧化性能，而提高鎳含量，可以得到更強的抗腐蝕性能。Inconel合金即使在高溫下也具有較高的抗氧化性、耐腐蝕性和機械強度。因此，它常應用在環境苛刻的場合，比如飛機引擎、渦輪增壓器的渦輪葉片、化學壓力容器等。Inconel 600和800也可用作CANDU核反應器的壓力管，此外，Inconel 600也是帶有國際機構頒發證書的熱傳導參比材料。 上圖是對Inconel合金樣品從室溫到1000°C下進行6次不同測試，再用低溫爐從-150°C到50°C進行低溫下測試。每次獨立測試結果之間偏差為 ±0.5%。在較低溫度下，樣品的熱膨脹呈現近似線性膨脹。在500°C到600°C范圍膨脹曲線出現輕微的斜率變化，這是由于樣品內部結構發生了轉變（形成NiCr3團簇）造成的。Netzsch DIL配備的高溫爐和低溫爐、真空系統以及氣密性結構，從而保證了全溫度范圍內優異的重復性測試結果。

DIL測試碳化硅的燒結過程

碳化硅（SiC）是由硅和碳組成的陶瓷，人造的碳化硅作為研磨料，商品名為金剛砂，也可作為半導體材料和碳硅寶石。最常見類型是α-碳化硅，其合成溫度超過2000°C，結構呈六方晶系。另一種β-碳化硅呈面心立方結構，制備溫度通常低于2000°C，但商業價值不高。碳化硅的比重為3.2g/cm3，熔點溫度高達2700°C，呈化學惰性，熱膨脹系數很低，并且不會發生相轉變，非常適合用作高溫軸套和爐體材料。 上圖是碳化硅生坯（主要是由SiC粉末和燒結助劑混合而成）在1000°C到2200°C下熱膨脹測試曲線，呈兩步燒結步驟。第一步燒結收縮速率在1313°C達到最大，這是因為燒結助劑的減少。第二步收縮速率在1817°C達到最大，這是由于坯體的收縮/致密化造成的。該例說明使用DIL 402測量超過2000°C的陶瓷燒結過程是沒有問題。

DIL測試碳化鎢硬質合金的燒結

碳化鎢（WC，W2C）是由元素鎢和碳組成，類似于碳化鈦。它擁有高硬度，非常適合用在切割工具、摩擦材料、軸承，還可作為鉆石的廉價替代品。碳化鎢具有良好的耐磨性，因此也常用在珠寶、手表、首飾上。碳化鎢切削刀具非常適合機加工硬質碳鋼和不銹鋼材料，可以替代高負荷運營的生產流水線上易損部件。由碳化物硬質合金刀具加工后的零件表面質量更高，機加工速度更快，比標準高速工具鋼耐溫更高。通常碳化鎢硬質合金零件通過高溫燒結而成，同時添加鈷作為燒結助劑來降低燒結溫度。 上圖是碳化鎢生坯測試到1500°C的熱膨脹曲線。在856°C開始燒結，燒結尺寸收縮分別為1.10% 和16.37%。在約1350°C，材料燒結收縮迅速停止，這是由于W-C-Co形成的共熔體發生熔融，c-DTA信號在此處出現吸熱峰。在降溫過程，共熔體在1362°C發生凝固，對應在熱膨脹曲線上出現臺階，c-DTA信號出現放熱峰。該例表明推桿式膨脹儀DIL可以輕松分析高溫硬質合金的燒結行為。

TMA測量微晶玻璃陶瓷的熱膨脹系數

Pyroceram是康寧公司開發的多晶型硅酸鎂鋁微晶玻璃。此材料密度低、耐高溫達1000°C，同時還具備類似鋼材等金屬合金的力學性能，因而廣泛應用于廚具、實驗室加熱盤等。美國航天局NASA采用此材料制造輕量化且滿足相應熱學和力學性能要求的零部件。 Pyroceram 9606具有穩定良好的高溫熱傳遞性能（包括導熱和熱擴散）而被批準為標準材料，它由NPL（UK）公司制造，標號BCR-724，由IRMM發行銷售。熱膨脹儀（DIL）和熱機械分析儀（TMA）是測量Pyroceram和其他玻璃陶瓷材料熱膨脹的理想方法。 圖譜1顯示了Pyroceram 9606樣品的實測熱膨脹曲線（黑色）和文獻數據（紅色）比對，兩條數據曲線十分吻合，說明TMA 402 F1 Hyperion能夠獲得很高的測試準確度。實測的平均熱膨脹系數（0°C～300°C）為5.44 X 10-6 1/K，而文獻數據為5.53 X 10 -6 1/K，兩者只相差0.9 X 10-7 1/K。